Электролиз , также называемый электроэкстракцией , представляет собой электроосаждение металлов из их руд , которые были помещены в раствор с помощью процесса, обычно называемого выщелачиванием. Электроочистка использует похожий процесс для удаления примесей из металла. Оба процесса используют гальванопокрытие в больших масштабах и являются важными методами для экономичной и простой очистки цветных металлов . Получающиеся металлы называются электролизными .
При электролизе электрический ток пропускается от инертного анода через выщелачивающий раствор, содержащий растворенные ионы металла, так что металл восстанавливается по мере его восстановления и осаждения в процессе гальванизации на катоде . При электролизе анод состоит из неочищенного металла (например, меди ), который должен быть очищен. Неочищенный металлический анод окисляется, и металл растворяется в растворе. Ионы металла мигрируют через электролит к катоду, где осаждается чистый металл. [1] Нерастворимые твердые примеси, осаждающиеся под анодом, часто содержат ценные редкие элементы, такие как золото , серебро и селен .
Электролиз — старейший промышленный электролитический процесс. Английский химик Гемфри Дэви впервые получил металлический натрий в элементарной форме в 1807 году путем электролиза расплавленного гидроксида натрия .
Электроочистку меди впервые экспериментально продемонстрировал Максимилиан, герцог Лейхтенбергский, в 1847 году. [2]
Джеймс Элкингтон запатентовал коммерческий процесс в 1865 году и открыл первый успешный завод в Пембри , Уэльс, в 1870 году . [3] Первым коммерческим заводом в Соединенных Штатах была компания Balbach and Sons Refining and Smelting Company в Ньюарке, штат Нью-Джерси, в 1883 году.
Никель и медь часто получают электролизом. [4] Эти металлы обладают некоторыми благородными свойствами, что позволяет восстанавливать их растворимые катионные формы до чистой металлической формы при слабых приложенных потенциалах между катодом и анодом.
Большинство металлических руд содержат металлы, представляющие интерес (например, золото , медь , никель ) в некоторых окисленных состояниях, и поэтому целью большинства металлургических операций является их химическое восстановление до чистой металлической формы. Вопрос в том, как преобразовать сильно загрязненные металлические руды в очищенные сыпучие металлы. Для выполнения этих задач был разработан широкий спектр операций, одной из которых является электролиз. В идеальном случае руда извлекается в раствор, который затем подвергается электролизу . Металл осаждается на катоде . В практическом смысле этот идеализированный процесс осложняется некоторыми или всеми из следующих соображений: содержание металла низкое (обычно несколько процентов), другие металлы осаждаются конкурируя с желаемым, руда нелегко или эффективно растворяется. По этим причинам электролиз обычно используется только для очищенных растворов желаемого металла, например, цианидных экстрактов золотых руд. [5]
Поскольку скорость осаждения металла связана с доступной площадью поверхности, важно поддерживать правильно работающие катоды. Существуют два типа катодов: плоские и сетчатые катоды, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Плоские катоды можно очищать и использовать повторно, а покрытый металл восстанавливать либо механическим соскабливанием катода (или, если электролизованный металл имеет более низкую температуру плавления, чем катод, нагревая катод до температуры плавления электролизованного металла, заставляя электролизованный металл превращаться в жидкость и отделяться от катода, который остается твердым). Сетчатые катоды имеют гораздо более высокую скорость осаждения по сравнению с плоскими катодами из-за их большей площади поверхности. Однако сетчатые катоды не подлежат повторному использованию и должны быть отправлены на переработку. В качестве альтернативы можно использовать стартовые катоды из предварительно очищенных металлов, которые становятся неотъемлемой частью готового металла, готового к прокатке или дальнейшей обработке. [1]
Раннее исследование этого предмета было сделано Максимиллианом, герцогом Лейхтенбергским, в 1847 году., Воспроизведено Read Books (2008)